Насекомые с полным превращением имеют две эмбрионоподобные стадии
Исследователи Сколтеха показали, что гены, участвующие в эмбриональном развитии, активны во время окукливания — радикальной трансформации, которую проходят бабочки и некоторые другие насекомые при созревании личинок. Это открытие углубляет понимание куколочной стадии, чьё эволюционное происхождение и генетические механизмы до сих пор не до конца ясны. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
Учёные исследовали, какие гены были активны, а какие нет, в куколках девяти видов насекомых. Оказалось, что паттерн их активности сильно напоминает то, что происходит в эмбрионах.
Эмбриогенез включает построение новых органов с нуля. У изученных насекомых эмбриональная генная программа сначала запускается на стадии яйца, а затем подавляется у личинок. По-видимому, как предполагают исследователи, эта программа затем перезапускается на стадии куколки с более или менее одинаковым паттерном активированных и ингибированных генов.
Есть две ведущие гипотезы, объясняющие это:
- Эмбриогенез у этих насекомых действительно заканчивается только с окончанием стадии куколки, что делает личинку промежуточной стадией «ползающего эмбриона».
- Окукливание может представлять собой очень сложный случай линьки.
Окончательного ответа пока нет.
В своей работе команда применяет биоинформатический анализ к ранее опубликованным транскриптомным данным. Это отчёты о генетическом секвенировании, нацеленном не на гены в ДНК, а на их РНК-копии, используемые для реализации биологических инструкций. Это позволяет оценить экспрессию генов: количество производимых РНК-копий гена даёт представление о том, активен или подавлен этот конкретный ген на определённом этапе жизненного цикла насекомого.
Исследователи планируют искать новые, более специфичные паттерны экспрессии генов куколки, сравнивая данные между разными видами. Это поможет пролить свет на то, как эта странная стадия развития насекомых возникла в ходе эволюции, какую цель служит и как работает.